基于文獻(xiàn)分析的質(zhì)譜儀技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用

文 / 劉淑梅* （定西師范高等?？茖W(xué)校生化系，甘肅 定西 743000）

基于文獻(xiàn)分析的質(zhì)譜儀技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用

文 / 劉淑梅* （定西師范高等?？茖W(xué)校生化系，甘肅 定西 743000）

本文對(duì)質(zhì)譜儀原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，并敘述了質(zhì)譜儀的發(fā)展過程，重點(diǎn)對(duì)質(zhì)譜儀技術(shù)在中藥代謝、加工食品、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了綜述，并對(duì)其發(fā)展提出了展望。

文獻(xiàn);質(zhì)譜儀；技術(shù)；應(yīng)用

質(zhì)譜分析是先將物質(zhì)離子化，按離子的質(zhì)荷比分離，然后測(cè)量各種離子譜峰的強(qiáng)度而實(shí)現(xiàn)分析目的的一種分析方法[1-3]。質(zhì)量是物質(zhì)的固有特性之一，不同種類的物質(zhì)對(duì)應(yīng)不同的質(zhì)量譜，其譜峰強(qiáng)度與其化合物含量有關(guān)，利用該種性質(zhì)，可以進(jìn)行定性分析與定量計(jì)算。其原理[4-5]是用電場(chǎng)和磁場(chǎng)將運(yùn)動(dòng)的離子（帶電荷的原子、分子或分子碎片）按它們的質(zhì)荷比分離。儀器的離子探測(cè)系統(tǒng)可以選擇出不同種類的氣體，根據(jù)被測(cè)物的質(zhì)量譜可以確定化合物的組分。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)微型、便攜式氣相色譜儀的企業(yè)有上海精密科學(xué)儀器、北京東西電子分析儀器等。隨著科技發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越深入到國(guó)計(jì)民生的各方面[6-15]。

1、質(zhì)譜儀技術(shù)的發(fā)展過程

質(zhì)譜學(xué)作為科學(xué)研究新領(lǐng)域的開創(chuàng)標(biāo)志是英國(guó)劍橋卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的湯姆遜研制出第一臺(tái)質(zhì)譜儀器。其后的雙聚焦質(zhì)譜儀是質(zhì)譜學(xué)發(fā)展的又一個(gè)里程碑。雙聚焦儀器大大提高了儀器的分辨率,為精確原子量測(cè)定奠定了基礎(chǔ)。離子光學(xué)理論為儀器的研制、開發(fā)提供了理論基礎(chǔ)[16-20]。

2、質(zhì)譜儀技術(shù)的應(yīng)用

最近幾十年質(zhì)譜學(xué)在各個(gè)方面都獲得了極大的發(fā)展。新的離子化方法如場(chǎng)致電離、場(chǎng)解吸電離、化學(xué)電離、激光離子化、等離子體法等不斷出現(xiàn)。復(fù)雜的、高性能的儀器不斷推出，如離子探針質(zhì)譜儀、磁場(chǎng)型的串聯(lián)質(zhì)譜儀、離子回旋共振一傅立葉變換質(zhì)譜儀等。液相色譜與質(zhì)譜的聯(lián)用在近十年來有突破性進(jìn)展，已進(jìn)入實(shí)用階段。隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，低價(jià)位、簡(jiǎn)易型儀器的研制,對(duì)擴(kuò)大和普及質(zhì)譜分析的應(yīng)用起了關(guān)鍵性的作用。從文獻(xiàn)分析，可以看到質(zhì)譜技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域。

2.1 中藥代謝中的應(yīng)用

近年來，串聯(lián)質(zhì)譜已成為中藥代謝物研究和檢測(cè)的重要工具[21-23]。液相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的快速發(fā)展，加大了中藥代謝及其藥代動(dòng)力學(xué)研究的深度和廣度。藥物代謝研究是藥物開發(fā)過程中非常重要的一步，通常的做法是首先收集樣品，用溶劑提取或柱色譜或高壓液相色譜制備得到純品，再進(jìn)一步對(duì)原藥和代謝物進(jìn)行紫外、紅外、質(zhì)譜、核磁共振等光譜分析，推斷代謝物的結(jié)構(gòu)。液相色譜和質(zhì)譜聯(lián)用大大節(jié)省了樣品處理和提取工作，同時(shí)由于采用串聯(lián)質(zhì)譜檢測(cè)和圖譜解析可以了解母體藥物的代謝產(chǎn)物。

2.2 食品加工監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

乳制品、食用油、油脂及其制品、含乳飲料、植物蛋白飲料、水產(chǎn)加工品等產(chǎn)品與人民生活密切相關(guān)。食品中可能添加的非食用物質(zhì)、濫用的食品添加劑、殘留的有毒有害物質(zhì)等。如：三聚氰胺是一種重要的有機(jī)化工中間產(chǎn)品，其與甲醛縮合聚合制得三聚氰胺樹脂，分子中含有大量氮元素，用凱氏定氮法測(cè)定樣品中的蛋白質(zhì)含量時(shí)通常不能區(qū)分這種非蛋白氮，因此添加在飼料和食品中，可以提高粗蛋白質(zhì)檢測(cè)數(shù)值。研究顯示，三聚氰胺主要引起腎臟衰竭。因此通過有效的技術(shù)手段，對(duì)食品中三聚氰胺殘留進(jìn)行檢測(cè)，確保食品安全性具有十分重要意義。目前，國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中三聚氰胺含量的測(cè)定方法為高效液相色譜法，有采用反相高效液相色譜法、質(zhì)譜方法測(cè)定食品中的三聚氰胺。2007年7月,美國(guó)國(guó)家食品安全與技術(shù)中心開始使用配備了Therm o Scientific Accela TM高速液相系統(tǒng)的TSQ Quantum三重四極桿質(zhì)譜儀，建立監(jiān)測(cè)加工食品中的三聚氰胺及其水解產(chǎn)物的液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜方法[24-27]。另外，丹麥羅斯基斯一實(shí)驗(yàn)室發(fā)明一種帶有質(zhì)譜儀的空調(diào)裝置。該裝置可繪制產(chǎn)品中60多種元素的相對(duì)含量，可與農(nóng)產(chǎn)品樣品的質(zhì)譜儀圖譜進(jìn)行對(duì)比,從而可得知這些農(nóng)產(chǎn)品有無化肥與農(nóng)藥殘留物，確認(rèn)是否是不含化肥與農(nóng)藥殘留物的真正綠色食品，從而可以識(shí)別流通領(lǐng)域中商販給偽劣農(nóng)產(chǎn)品貼上“綠色食品”的偽劣綠色食品。國(guó)內(nèi)自行研制的高分辨率ESI-TOF-MS分析從大豆毛油中萃取出來的磷脂，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首次用自制ESITOF-M S分析大豆磷脂中磷脂酞膽堿。結(jié)果表明，利用ESI-TO F-M S共檢測(cè)出了大豆磷脂中的52種磷脂酞膽堿。

2.3 醫(yī)學(xué)中應(yīng)用

表面加強(qiáng)激光解析電離飛行時(shí)間質(zhì)譜儀是一種新的蛋白質(zhì)檢測(cè)技術(shù)[6-8，28]，與傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)組學(xué)方法相比,該技術(shù)具有快速、靈敏、高通量等特點(diǎn)。運(yùn)用該技術(shù)制成的蛋白質(zhì)芯片質(zhì)譜儀已成為蛋白質(zhì)組學(xué)研究中的重要工具。

另外在地質(zhì)、分析細(xì)小氣溶膠粒子、鋼鐵生產(chǎn)、汽輪機(jī)真空系統(tǒng)檢漏、環(huán)境與安全、生物分析、地球化學(xué)、地學(xué)、考古和生物醫(yī)學(xué)、載人航天、刑事科技發(fā)酵、冶金和化工等諸多領(lǐng)域都具有廣泛應(yīng)用[30-36]。

3、結(jié)語

可以看出質(zhì)譜儀技術(shù)發(fā)展的規(guī)律。首先，隨著新技術(shù)的不斷研發(fā)和技術(shù)轉(zhuǎn)化時(shí)間的不斷縮小,新技術(shù)應(yīng)用到質(zhì)譜儀領(lǐng)域的范圍不斷擴(kuò)大, 質(zhì)譜儀技術(shù)發(fā)展速度不斷加快。這就使得質(zhì)譜儀技術(shù)不斷更新,越來越快。其次,質(zhì)譜儀應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣。

[1]高利生著.常見毒品離子阱飛行時(shí)間質(zhì)譜分析手冊(cè)[J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2014.

[2]劉淑瑩，宋鳳瑞，劉志強(qiáng)編著.中藥質(zhì)譜分析[J].北京：科學(xué)出版社,2012.

[3] 季歐.質(zhì)譜分析法(上冊(cè)).北京:原子能出版社,1978

[4] 張宏勛.過程分析儀器[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1987.100-104

[5] 李紅.VG PR IMA 質(zhì)譜儀在高爐煉鐵工藝中的應(yīng)用[J].冶金自動(dòng)化,2003,(2):61-63.

[6] 趙小華,何麗清,蓋江華.基于氣相色譜-質(zhì)譜技術(shù)的小青龍湯證大鼠血液代謝組學(xué)研究[J].中國(guó)中醫(yī)藥信息雜志,2015,22(4):83-86.

[7]黃澤建，唐曉強(qiáng), 方向.一種光電離離子阱質(zhì)譜儀技術(shù)研究[J].質(zhì)譜學(xué)報(bào),2009,(2): 65-69.

[8]李夢(mèng)芝.應(yīng)用納米硅技術(shù)于質(zhì)譜儀分析[J].中國(guó)科技信息,2014,（10）：46-47

[9]王桂友，顧昭，臧斌，等.MGA1200EC質(zhì)譜儀用于低壓艙高空檢測(cè)的改進(jìn)技術(shù)[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2014,(32):155-158.

[10]馬尚.利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀分析技術(shù)聯(lián)合測(cè)定合金中的錫、銻、磷[J].黑龍江科技信息,2013,(3):78

[11]丁傳凡，方向.追隨物理學(xué)發(fā)展的質(zhì)量分析技術(shù):從桿秤到質(zhì)譜儀[J].質(zhì)譜學(xué)報(bào),2012,(3):129-138.

[12]盧春山,李瑋,屠海云,等.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用測(cè)定食品中的鄰苯二甲酸酯［J］．分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2010，29(10):1036-1040．

[13]鄭向華，林立毅，方恩華，等．固相萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定食品中23種鄰苯二甲酸酯［J］．色譜，2012，30(1):27-32．

［14］吳惠勤，朱志鑫，黃曉蘭，等．不同類別食品中21種鄰苯二甲酸酯的氣色譜-質(zhì)譜測(cè)定及其分布情況研究［J］．分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2011，30(10):1079-1087．

[15]于臘佳.液相質(zhì)譜儀實(shí)驗(yàn)技術(shù)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2013,32(11):53-55.

[16]余興.電感耦合等離子體四極桿質(zhì)譜離子光學(xué)系統(tǒng)的現(xiàn)狀與進(jìn)展 [J].冶金分析,2011,31(1):23-29.

[17] Houk R S，F(xiàn)assel V A，F(xiàn)lesch G D，et a1．Inductively

[18]賈維斯K E，格雷A L，霍克R S，等．尹明，李冰譯．電感耦合等離子體質(zhì)譜手冊(cè)[M]．北京：原子能出版社，1997．

[19]戴特A R,格雷A L.李金英。姚繼軍譯．電感耦合等離子體質(zhì)譜分析的應(yīng)用[M]．北京：原子能出版社。1998

[20]coupled argon plasma as an ion source for mass spectrometric determination of trace elements[J]. Anal．Chem,，1980，52：2283—2289．

[21] 王玉峰,靳茂禮,李松,等.UPLC-Q-TOFMS/MS鑒定馬錢苷大鼠體內(nèi)代謝產(chǎn)物[J].中國(guó)中醫(yī)藥信息雜志,2014, 21(10):77-79.

[22]張?bào)w強(qiáng)，胡樹國(guó)，韓橋.大氣壓電離質(zhì)譜在超高純氣體純度分析中的應(yīng)用[J].分析測(cè)試學(xué)報(bào),2014,(7):854-858.

[23]孔宏偉，戴偉東，許國(guó)旺.基于液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的代謝組學(xué)研究中代謝物的結(jié)構(gòu)鑒定進(jìn)展[J].色譜,2014,(10):1052-1057.

[24]侯升杰, 王輝, 丁明玉.反相高效液相色譜法同時(shí)分析三聚氰酸和三聚氰胺[J] .中國(guó)科學(xué)( B輯: 化學(xué)),2009, 39(8):845- 849.

[25] 李東剛,鞠福龍,劉曉玲,等.非衍生化-氣相色譜串級(jí)質(zhì)譜( GC- MS- MS) 法測(cè)定豆粉中的三聚氰胺[J].大豆科技,2009(1):37- 39.

[26] 陳冬東, 彭濤, 李曉娟,等.液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜法測(cè)定乳與乳制品中的三聚氰胺[J].中國(guó)食品衛(wèi)生雜志,2009,21(3):253- 255.

[27] 王太全,曾正宏,陳勇,等.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法測(cè)定雞肉中三聚氰胺[J].中國(guó)家禽.2009,31(4):57- 58.

[28] 孫振昌,王桂葉,張明智等.蛋白質(zhì)芯片質(zhì)譜儀及其在腫瘤研究中的應(yīng)用.中原醫(yī)刊,2006,VOL33(7):60-61.

[29] 粘青,周珍,楊博等.高分辨率電噴霧電離飛行時(shí)間質(zhì)譜儀測(cè)定大豆磷脂中的磷脂酞膽堿.分析儀器,2007,(4):48-51

[30]李紅.工業(yè)在線質(zhì)譜儀在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用.儀器儀表與分析監(jiān)測(cè),2002,(4):20-23

[31] 續(xù)宏,于天群.氦質(zhì)譜儀進(jìn)行汽輪機(jī)真空系統(tǒng)檢漏的實(shí)踐.山西電力技術(shù),1998, (1):44-46

[32]祝立群.臺(tái)式離子阱質(zhì)譜儀的串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)及應(yīng)用.上海計(jì)量測(cè)試,2002, 29.(2):35-36

[33] 李中平, 李立武, 杜麗等.同位素比率質(zhì)譜儀在地球化學(xué)中的應(yīng)用.中國(guó)測(cè)試技術(shù),2007,VOL 33(5):14-16

[34] 周衛(wèi)健,盧雪峰,武振坤等.西安加速器質(zhì)譜中心多核分析的加速器質(zhì)譜儀.核技術(shù),2007,VOL 30(8):702-708

[35] 丁軍平,周抗寒,唐立旭等.小型陣列質(zhì)譜儀及其在載人航天中的應(yīng)用.航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程,2004, 17(1):74-78

[36] 郭長(zhǎng)娟,黃正旭,陳華勇.飛行時(shí)間質(zhì)譜儀國(guó)內(nèi)研究狀況及發(fā)展趨勢(shì).現(xiàn)代儀器,2007,(4):1-4

Development and Application of Mass Spectrometry Technology Based on Literature Analysis

LIU Shu-mei(Department of Biochemistry,Dingxi Teachers College,Dingxi 743000,China)

The development of m ass spectrometry and its application in traditional Chinese medicine, such as traditional Chinese medicine, processing food, medical and other fields, were summarized, and its development were proposed hopfully.

Literature；m ass spectrometer； technology；application

O 657

A